Detail předmětu
Molekulární biologie
FSI-TBI Ak. rok: 2021/2022 Zimní semestr
Základní pojmy molekulární biologie. Chemické vlastnosti, struktura a interakce nukleových kyselin a bílkovin. Metody studia biomakromolekul, genomika, proteomika, molekulární diagnostika. Biosenzory, aplikace nanotechnologií ve studiu biomakromolekul.
Jazyk výuky
čeština
Počet kreditů
5
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
Studentovi se usnadní orientace při výběru diplomového úkolu a navíc získá přehled v oblasti molekulární biologie a v mezioborové problematice na pomezí molekulární biologie, fyzikální a analytické chemie, biofyziky, nanověd a biomedicínckých aplikací.
Prerekvizity
Základy fyziky, anorganické, organické a fyzikální chemie, biochemie a obecné biologie.
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách. Výuka je doplněna laboratorním cvičením.
Způsob a kritéria hodnocení
Hodnocení studenta bude zohledňovat jeho práci ve cvičení a výsledky diskuze nad zadanými tématy při zkoušce (k přípravě povoleny poznámky z přednášek).
Učební cíle
Seznámit studenty se základy molekulární biologie, zejména s vlastnosti nukleových kyselin a bílkovin. Důraz bude kladen na fyzikálně-chemické vlastnosti biopolymerů a využití těchto vlastností v oblasti bioanalytických aplikací biosenzorů a nanotechnologií.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Přítomnost na cvičení je povinná a je sledována vyučujícím. Způsob nahrazení zmeškané výuky ve cvičení bude stanovena vyučujícím na základě rozsahu a obsahu zmeškané výuky.
Použití předmětu ve studijních plánech
Program B-FIN-P: Fyzikální inženýrství a nanotechnologie, bakalářský, povinně volitelný
Typ (způsob) výuky
Přednáška
39 hod., nepovinná
Vyučující / Lektor
Osnova
Vymezení předmětu molekulární biologie. Od atomů a molekul k živým buňkám. Nukleové kyseliny, bílkoviny, lipidy, polysacharidy. Chemická podstata biomakromolekul, základní typy interakcí. Organizované struktury, membrány, organely, prokaryotické a eukaryotické buňky. (0-6 vyuč. hodin)
Struktura a interakce nukleových kyselin. Dvoušroubovice DNA. Levotočivá DNA, vlásenky, křížové formy, triplexy, kvadruplexy. Superhelicita DNA. Replikace, transkripce, rekombinace. Chemická reaktivita nukleových kyselin, nekovalentní interakce. Poškození a oprava DNA, mutageneze. Enzymy katalyzující přeměny nukleových kyselin. RNA a jejich biologické funkce. (7-20 vyuč. hodin)
Metody studia nukleových kyselin. Optické metody, elektroforéza, Southernův a northernový přenos, sekvenování DNA, hybridizace DNA, PCR, enzymové a chemické strukturní sondy, footprinting. Rekombinantní DNA. Syntetické analogy nukleových kyselin, značení DNA. Biosenzory, genové čipy, genomika. Elektrochemie nukleových kyselin, interakce s elektricky nabitými povrchy. Aptamery. Nanotechnologie v analýze nukleových kyselin, koncept "laboratoře na čipu". (21-28 vyuč. hodin)
Bílkoviny. Aminokyseliny, primární, sekundární, terciární a kvartérní struktura bílkovin. Složené bílkoviny. Genetický kód a proteosyntéza. Denaturace a agregace bílkovin. Stavební, regulační a katalytické funkce bílkovin. Proteinové inženýrství. Interakce bílkovin s nukleovými kyselinami. (29-34 vyuč. hodin)
Metody studia bílkovin. Optické metody, elektroforetické metody, westernový přenos, imunochemické metody. Chemické sondy, sekvenování proteinů. Proteomika, 2D elektroforéza, hmotnostní spektrometrie. Proteinové čipy, imunosenzory, enzymové senzory. Elektrochemie proteinů; složené proteiny obsahující reverzibilní redox centra a nekonjugované bílkoviny, katalytické vylučování vodíku na rtuťových a amalgamových elektrodách. Nanotechnologie v analýze bílkovin. (35-39 vyuč. hodin)
Laboratorní cvičení
6 hod., povinná
Osnova
Součástí cvičení budou praktické ukázky metod analýzy nukleových kyselin, bílkovin a jejich komplexů v laboratořích Biofyzikálního ústavu AVČR, v.v.i.
Cvičení
20 hod., povinná
Vyučující / Lektor
Osnova
Diskuse nad odpřednášenými tématy, procvičování, řešení a jednoduchých úloh/příkladů.